揭秘三星Galaxy Note 7手机爆炸的真相

截至今年九月，光是在美国就发生了92起Galaxy Note 7电池爆炸的意外。

根据《彭博社》(Bloomberg)最近的一篇文章报导，三星(Samsung)打算在苹果(Apple)最新iPhone 7上市之前，抢先推出一款功能更强大的智能手机，期望在此创新竞赛中超越Apple。为了达这一目的，三星决定采用为其Galaxy Note 7智能手机配备容量高达3500 mAh的锂离子电池(相形之下，iPhone 7 plus使用了2900 mAh的电池容量)，以便能为用户带来性能更优越、续航力更长的使用体验。

然而，提高了手机的电池容量，也必须付出牺牲质量的代价。因为，三星为了加速手机的商用化上市，让所有的测试与优化过程都较一般所需的时间更大幅缩短了。三星甚至鼓励工程师在办公室过夜，以便节省上下班通勤的时间；而供应商也被要求优先让三星产品上市。终于在今年八月底，工程师们赶在要求的技术期限前完成了，而Galaxy Note 7智能手机也开始正式出货。

果然在这支上市后不久，陆续接获一些用户举报新买的手机发生惊人的爆炸意外，浓烟和火焰不断地从手机电池中冒出来。不过，或许这整件事情最失败之处还在于该公司的处理方式。一开始，三星仅建议用户将自己的Note 7手机关机，之后不久还发布了一款软件增补程序，据称可以避免再度发生电池着火的意外……这种种的说法让几乎失去信心的Note 7手机用户更加混淆。今年九月，这一争议已经发展到三星必须全面召回250万支新手机的程度了。估计这项召回行动将让三星付出数十亿美元的代价，更不用说消费者已对其信心尽失了。

事情的发展还不仅止于此。三星也因此事件接收到许多国际航班的负面宣传——机组人员要求拥有Galaxy Note 7手机的所有乘客将手机关机，并严禁他们在飞机上为这些手机充电。事实上，Galaxy Note 7手机的电池制造商——Samsung SDI更必须为这次电池着火事件负起大部份的责任，因为问题似乎就出在该公司采用的隔离器较薄，无法负荷设备的密集封装导致短路而酿祸。Samsung SDI随后已不再为Note 7手机提供电池了，甚至在之后的产品份量也将逐渐减少。为了节省成本，该公司在今年六月还进行了一次裁员行动，从7,408人(2015年底)缩编至6,937。如今，三星Galaxy Note 7手机已经改由ATL China提供电池，取代了Samsung SDI在原本供应链中的角色。

韩国电池产业协会(Korean Battery Industry Association；KBIA)担心这起事故可能引发类似Sony在几十年前历经的危机——当锂离子电池首次导入市场之际。然而，锂离子电池当时仍是一种相对较新的技术，其所涉及的数量相对较少，而目前的情况很不一样，因为锂离子电池市场已加倍成长，而三星可望在未来几年内持续成为最大供应商之一。

虽然像LGChem等竞争对手可能因为三星电池事件而在短期内获益，这一意外也有利于减缓近年来电池价格持续下滑的趋势，以及对于能量储存奇迹背后整个新兴产业的负面影响。由于消费者要求更安全的设备，更严格的法规也随之而来，抑制了原本可能会是技术上成功的故事。

Galaxy Note 7的意外，突显出锂离子电池仍然易于起火，甚至危及使用者。在这个事件背后的真相是它采用了易燃液体作为电解质。这些电解质混合了几层添加剂作为阻燃剂，但情况仍然是一样的——在适当的条件下——热失控仍然会引发问题，即使是采用电池管理系统(BMS)也无法完全避免意外起火的情况发生。

事实上，如果锂离子电池的电池组被损坏后，可能会在几周后起火燃烧，但也可能发生在几个小时内，而电池管理系统很可能因反应时间太慢，而无法在侦测到问题后立刻进行阻断，因为在这些情况下热将以指数级的速率扩散。消费者渴望快速充电的智能手机，还使问题的严重加剧，毕竟，为了达到这一目的，电池必须以恒定电压进行充电。这可能在石墨阳极上引发锂析出枝晶的现象，甚至刺穿隔离层而造成短路，导致过热而足以让整个设备起火燃烧。

解决之道就在于寻找一种本质上安全且不含易燃电解质的电池。例如Microvas可为锂离子电池提供非易燃的液体电解质，可望潜在革新这个领域的应用；不过，它是否足以提供产品需的电源(而非智能手机、笔电与电动车所用的总线)，目前仍有待观察。

离子液体长久以来一直被标榜为一种可行的解决方案，因为它具有极高的闪点。然而，产业级产品可能让成本进一步降低，但至今似乎尚未到位。无机和聚合物电解质也有潜力电池更安全。今年，在《自然能源》(Nature Energy)期刊中的一篇文章报导基于硫氯的固体导体，能够比最先进的液体电解质更快传导锂离子，包括像Toyota、Samsung SDI以及LGChem都已经着眼于这种材料的发展潜力了。

采用不可燃的电解液，也具有在封装上提高电池能量密度的优势，因为他们能让热管理系统冗余，并降低辅助组件的用量与重量。例如新创公司Solid Power为电动车打造以硫为基础的固态硫电池，以及专用于移动应用的350 Wh/kg (750 Wh/L)的能量储存技术。这些热门技术与产品都将在今年的IDTechEX展示。

编译：Susan Hong

本文授权编译自EE Times，版权所有，谢绝转载

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